2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of artificial transcriptional regulation system in marine cyanobacteria and its application to isoprenoid production
| Project/Area Number |
15H05557
|
|---|
| Research Institution | Kobe University |
|---|
Principal Investigator |
蓮沼 誠久 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 教授 (20529606)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | ラン藻 / アスタキサンチン / カロテノイド / 代謝工学 / メタボローム解析 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
増殖が速く、細胞を高密度化でき、耐塩性を有する海洋性ラン藻Synechococcus sp. PCC7002をプラットフォーム株として、物質生産のための代謝工学ツールを開発するとともに、オミクス技術を活用してラン藻生産系の評価を行い、物質生産への応用を試みた。ツールとしてはプロモーター5種類、遺伝子導入のためのニュートラルサイト7箇所、転写因子3種類を揃え、組合せを試す中でAstaxanthinをはじめとする有用分子の高濃度生産に取り組んだ。Brevundimonas属由来CrtZ及びCrtW遺伝子をSynechocystis由来psbA2プロモーター下流に連結し、内性プラスミドpAQ1内ニュートラルサイト導入後、ポリシストロニックに発現させたところ、培養条件の検討後にAstaxanthinの含有率12mg/g、生産性11mg/L/d（世界最高値）を達成し、既に実用化されているHaematococcus藻より高い生産性を示した。代謝工学ツールの組合せで、カロテノイド組成を改変できることも明らかにした。また、転写因子であるSynechocystis由来σ因子SigEを共発現させるとAdonirubinやCanthaxanthinを特異的に高生産できることも明らかにした。Astaxanthin高生産株ZWをマルチオミクス解析に供したところ、マイクロアレイ解析ではMEP経路上流の遺伝子が過剰発現していることが分かり、メタボローム解析では解糖系とMEP経路の中間体存在量が増大していることを明らかにした。13CO2を用いた動的メタボローム解析を行ったところ、中央代謝フラックスの亢進を観測し、カロテノイド代謝改変が中央代謝と密接に関係していることを世界で初めて明らかにした（2018年6月論文投稿予定）。本研究で整備した代謝工学ツールを用いて有機酸の高生産にも成功した（論文投稿済み）。
|
| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Remarks |
ラン藻を利用した有用物質生産の意義について紹介している。
|
